КП Бароян (Пояснительная записка)

Посмотреть архив целиком


Содержание:


  1. Введение 3

  2. Станок мод. 1512Ф2 5

    1. Техническая характеристика станка 5

    2. Система ЧПУ 6

    3. Компоновка, основные узлы и движения в станке 7

    4. Кинематика станка 8

    5. Стол станка 12

  3. Напольный промышленный робот 13

    1. Техническая характеристика робота 13

    2. Основные механизмы робота 14

    3. Захватное устройство робота 17

  4. Транспортно-накопительная система 19

    1. Описание тактового стола 19

  5. Заготовка и деталь 20

    1. Способ получения заготовки 20

    2. Базирование и закрепление заготовки на станке 20

    3. Чертеж заготовки 21

    4. Чертеж детали 22

  6. Выбор инструмента 23

  7. Расчетная часть 26

    1. Расчет режимов резания 26

    2. Расчет подшипников шпинделя на долговечность 28

    3. Расчет жесткости руки ПР 31

  8. Список литературы 33

  9. Графическая часть:

    1. Лист 1. Компоновка РТК

    2. Лист 2. Шпиндельный узел станка мод. 2611Ф2

    3. Лист 3. Технологические наладки.

    4. Лист 4. Схват руки робота

1. Введение


Автоматизация производства в машиностроении представляет собой самостоятельную комплексную проблему. Ее решение направлено на создание нового совершенного оборудования, технологических процессов и систем организации производства, функционирование которых неразрывно связано с улучшением условий труда, ростом качества продукции, сокращением потребности в рабочей силе и с систематическим повышением прибыли.

Эффективность автоматизации прямо зависит от того, насколько рационально организован производственный процесс в целом, как комплексно и полно на всех звеньях технологической цепочки внедрены средства автоматизации, от того, насколько принятая система организации и управления производством позволяет принимать решения на низшем уровне (в целях ликвидации внеплановых простоев). Автоматизация требует рассматривать производственный процесс как единую систему.

Отработка технических решений по созданию автоматизированных технологических комплексов, по-видимому, должна вестись, прежде всего, применительно к серийному производству (оно составляет до 40 % общемашиностроительного производства), поскольку они могут быть применены также в массовом и крупносерийном производстве. Очевидно, что по мере совершенствования технических решений, разработанных для условий серийного производства, внедрения новых исходных средств автоматизации и элементной базы, появится возможность их использования и для автоматизации мелкосерийного производства. Таким образом, принятое направление на развитие автоматизации в серийном производстве не только будет способствовать подъему производительности труда в этой области, но и окажет существенное влияние на уровень мелкосерийного и массового производства.

Появление и развитие промышленных роботов, безусловно, явились одним из крупнейших достижений науки и техники последних лет. Они позволили расширить фронт работ по автоматизации технологических и вспомогательных процессов, открыли широкие перспективы создания автоматических систем машин для гибкого, переналаживаемого производства.

Одной из основных причин разработок и внедрения роботов является экономия средств. По сравнению с традиционными средствами автоматизации применение роботов обеспечивает большую гибкость технических и организационных решений, снижение сроков комплектации и запуска в производство автоматизированных станочных систем. По предварительным данным, использование роботов для автоматической установки и снятия деталей позволяет рабочему обслуживать от четырех до восьми металлорежущих, станков.

С экономическими вопросами, возникающими при применении роботов, тесно связан и социальный аспект их использования. При определении целесообразности применения роботов в том или ином случае (особенно при необходимости замены рабочего на участках с опасными, вредными для здоровья условиями труда) превалирующими должны быть интересы человека, его безопасность и удобство работы. Необходимо также учитывать и фактор непрерывного роста уровня общеобразовательной и специальной подготовки трудящихся. Роботы должны освободить человека от выполнения бездумной механической работы и скомпенсировать потребность в низкоквалифицированном труде. Таким образом, применение роботов в дальнейшем должно оказать существенное влияние (в числе прочих факторов научно-технической революции) на социальную структуру общества.

2. Станок мод. 1512Ф2


Токарно-карусельный одностоечный станок с ЧПУ мод. 1512Ф2 предназначен для обработки деталей сложной конфигурации с большим числом обрабатываемых поверхностей из черных и цветных металлов. Для обтачивания фасонных поверхностей станок может быть оснащен электрокопировальным устройством. Класс точности станка Н.


2.1. Техническая характеристика станка


Наибольший диаметр обрабатываемых заготовок

1250 мм

Наибольшая высота обрабатываемых заготовок

900 мм

Число частот вращения планшайбы

18

Пределы частот вращения планшайбы

5,0 – 1250 об/мин

Число подач

18

Диапазон подач бокового и вертикального суппортов

0,035 – 12,5 мм/об

Скорости установочных перемещений

5 – 1800 мм/мин

Регулирование подач

бесступенчатое

Пределы шагов нарезаемых резьб

0,05 – 40 мм

Габаритные размеры станка (длина ширина высота)

275029754100 мм


2.2. Система ЧПУ


Система ЧПУ предназначена для автоматического управления обоими суппортами станка при позиционировании или точении по прямым отрезкам, параллельным осям координат, и состоит из устройства ЧПУ типа П323М, датчиков обратной связи и соответствующего электрооборудования. Число управляемых координат равно четырем. Метод задания размеров – абсолютный, последовательно по двум координатам X и Y. Программа записывается на восьмидорожковой перфоленте, код ISO. Дискретность системы отсчета равна 0,01 мм. В системе предусмотрена коррекция на положение инструмента. По заданной программе в полуавтоматическом цикле можно обтачивать и растачивать цилиндрические поверхности, протачивать торцовые поверхности, прорезать канавки, сверлить, зенкеровать и развертывать центральные отверстия, а также протачивать торцовые поверхности с постоянно-ступенчатой скоростью резания. Система обеспечивает переключение в цикле 18 частот вращения планшайбы, 18 подач суппортов и ввод в работу девяти инструментов. Возможен режим преднабора координат положения инструмента и режим ручного управления.

2.3. Компоновка, основные узлы и движения в станке


Станина 2 (рис. 1) имеет вертикальные направляющие, по которым перемещается поперечина 5, несущая вертикальный суппорт 4 с пятипозиционной револьверной головкой 3. На боковом суппорте 7 расположена четырехпозиционная резцедержавка 9. Коробки подач 6 и 8 вертикального и бокового суппортов одинаковы по конструкции. На планшайбе 1 устанавливают обрабатываемую заготовку и сообщают ей главное вращательное движение. Движения подач – горизонтальное и вертикальное перемещение верхнего и бокового суппортов. Вспомогательные движения: быстрые перемещения суппортов, перемещение поперечины и ее зажим, поворот револьверной головки.



Рис. 1. Общий вид станка 1512Ф2

2.4. Кинематика станка


Главное движение осуществляется от электродвигателя M1 (N = 30 кВт, n = 1460 об/мин) через клиноременную передачу со шкивами D = 230 мм и D = 266 мм и коробку скоростей, обеспечивающую 18 практических и теоретических значений частот вращения планшайбы, в результате переключения электромагнитных муфт М1М7 и с помощью планетарного механизма.

Рис. 2. Кинематическая схема станка 1512Ф2


Вал II имеет три значения частот вращения, получаемых от переключения муфт M1M2M3; вал III – шесть значений частот вращения (переключают муфты Mи M5) и вал IV – 12 значений частот вращения (переключают муфты M6 и M7). Для получения 12 низших значений частот вращения шпинделя выключают муфту M8 и включают муфты M9 и M10. При этом колесо z = 63 на оси VII затормаживается и через колесо z = 63 на валу VI останавливает колесо z = 87 планетарного механизма и соответственно его корпус с колесом z = 108. В этом случае передаточное отношение планетарного механизма равно 1/4. При выключенных муфтах M9 и M10 и включенной M8 планетарный механизм представляет собой одно целое и его передаточное отношение равно единице. При одновременном включении муфт M8M9 и M10, замыкающих две различные кинематические цепи, образующие «замок», происходит торможение планшайбы (остальные муфты коробки скоростей выключены).

Уравнение кинематической цепи для минимальной частоты вращения шпинделя будет следующим:

.

Движения подач заимствуются от зубчатого колеса z = 27 на валу VI и передаются ходовым винтам через зубчатую пару z = 27–36, вал X колеса z = 36–54, z = 17–17, вал XII, через конические зубчатые колеса z = 23–23, вал XIII, коробки подач вертикального или бокового суппорта (конструкции коробок подач одинаковы). Поперечные салазки вертикального суппорта получают горизонтальную подачу от ходового винта XXXIII, а ползун – вертикальную подачу от винта XXXIV. Каретка бокового суппорта движется вертикально от винта XXX, а ползун – в горизонтальном направлении от винта XXXI. Коробки подач сообщают суппортам 18 рабочих подач и 18 установочных быстрых перемещений (мм/мин) в результате переключения электромагнитных муфт М17М22, М24, М25. Движение передается с вала XIII на вал XIV через передачи 66–33 или 41–58 (включена муфта М24 или М25); с вала XIV на вал XV через передачи 27–73 или 33–67, 42–58 (включена муфта М20, или М21, или М22); с вала XV на вал XVII через зубчатые колеса z = 33–66, z = 19–90 (включена муфта М17) или z = 58–42–67 (включена муфта М18) или z = 33–66, z = 19–90, z = 39–69, z = 20–88 (включена муфта М19). К выходному валу XX с вала XVII вращение передается через зубчатые пары z = 39–69, z = 69–39, z = 39–77 (включена муфта М15) или z = 80–80, z = 39–77 (включена муфта М16); этим обеспечивается перемещение вправо-влево. Перемещение вверх или вниз получают переключением муфт М11 и М12. Выходному валу XXI от вала XVII вращение соответственно передается через зубчатые колеса z = 39–69–39 или z = 80–80 и далее передачу z = 39–77.

Валы XX или XXI коробки подач передают движение через ряд конических и цилиндрических пар ходовым винтам. Включение рабочей подачи осуществляется муфтой М23, а торможение – муфтами М13, М14.

Запишем, например, уравнение кинематического баланса для максимальной подачи в вертикальном направлении бокового суппорта:

.

Уравнение минимальной подачи в горизонтальном направлении верхнего суппорта:

Быстрые перемещения суппортов осуществляются от электродвигателя М2 (N = 3 кВт; n = 1365 об/мин) через передачи z = 20–66–75 и далее по тем же кинематическим цепям, что и для рабочих подач. Вертикальное перемещение поперечины осуществляется от реверсивного электродвигателя М3 (N = 2 кВт, n = 900 об/мин) через червячные редукторы z = 2–34. Зубчатая муфта М27 служит для установки поперечины параллельно рабочей поверхности планшайбы. Поворот полумуфты на один зуб дает величину перемещения поперечины на 0,005 мм.

Поворот револьверной головки в следующую позицию происходит от электродвигателя М4 (N = 0,8 кВт, n = 1350 об/мин) через передачи z = 18–34–45 и приводной вал XXXV. Перемещаясь вверх, вал XXXV с рейкой модулем m = 3 мм через косозубое колесо z = 31 (разрез КК) и винт XXXVI с шагом P = 12 мм отжимает револьверную головку. Вал XXXV перемещается до тех пор, пока рейка не упрется в торец гайки. Перед этим конечный выключатель отключит М26 и гайка с насаженным на нее червяком z = 1 начнет вращаться, тогда через передачи z = 1–25, z = 18–72 произойдет поворот револьверной головки на 1/5 часть. Затем микропереключатель даст команду на реверс электродвигателя, в результате обратным движением вала XXXV через рейку, косозубое колесо-гайку z = 31 и винт XXXVI происходит прижим револьверной головки к ползуну.

В отличие от базовой модели в станке 1512Ф2 имеется механизм автоматической смены позиций у четырехпозиционного резцодержателя. Поворот резцедержателя осуществляется от отдельного электродвигателя через планетарный редуктор и коническую зубчатую пару.

Датчики обратной связи на сельсинах устанавливают на револьверном суппорте:

а) по горизонтали (ось X),

б) по вертикали (ось Z);

на боковом суппорте:

а) по горизонтали (ось W),

б) по вертикали (ось V).

Конструкции всех узлов обеспечивают высокую точность и долговечность работы. Так, на направляющих бокового суппорта сделаны бронзовые накладки для повышения их износоустойчивости. Ползун вертикального суппорта имеет прямоугольное сечение с диагональными ребрами для обеспечения жесткости; ребрами усилены и поперечные салазки. Для выбора зазора, уменьшения износа направляющих и облегчения перемещения суппорта установлены специальные разгрузочные устройства. Перемещения суппортов ограничены конечными выключателями.


2.5. Стол станка


Стол (рис. 3) состоит из корпуса 1, планшайбы 8 со шпинделем 6, круговых направляющих с текстолитовыми накладками 9 и привода планшайбы. Корпус стола имеет большую жесткость за счет ребер. Лабиринт 2 препятствует разбрызгиванию смазки. Планшайба представляет собой полый диск с рядом внутренних и кольцевых ребер. Для точной установки по центру планшайбы деталей или установочных приспособлений в ней расточено центрирующее отверстие, предохраняемое от забоин специальной заглушкой 7.

Для обеспечения плавности работы при значительной быстроходности станков цилиндрические колеса 10, 11 сделаны косозубыми, а коническое колесо 12 с круговым зубом. Шпиндель 6 имеет в качестве опор двухрядные роликовые подшипники 4 и 14. Регулировку подшипников осуществляют гайками 3 и 15 с одновременным подшлифовыванием компенсаторов 5 и 13.


Рис. 3. Стол станка 1512Ф2

3. Напольный промышленный робот


Многоцелевые промышленные роботы (ПР) типа «Универсал-20» применяются для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, обслуживания различного технологического оборудования, межоперационного и межстаночного транспортирования объектов обработки и выполнения других вспомогательных операций.


3.1. Техническая характеристика робота


Грузоподъемность

20 кг

Число степеней подвижности

6

Наибольшая величина перемещения:


– вокруг вертикальной оси II

340

– вдоль оси I-I

400 мм

– вдоль горизонтальной оси IIIIII

630 мм

– вокруг вертикальной оси IIII

240

– вокруг оси IIIIII

180

– вокруг оси IVIV

180

Наибольшая скорость:


– вокруг оси II поворота.

84 град/с

– вертикального хода руки вдоль оси II

0.27 м/с

– выдвижение руки вдоль оси IIIIII

1.08 м/с

– поворота руки вокруг оси IIII

132 град/c

Точность позиционирования

1 мм

Масса

870 кг



3.2. Основные механизмы робота


Рис. 4. Общий вид промышленного робота «Универсал-20»


Общий вид робота приведен на рисунке 4. Исполнительным механизмом ПР является манипулятор, который обеспечивает установку в пределах рабочей зоны захватного механизма схвата. Манипулятор имеет четыре степени подвижности руки 1 в сферической системе координат, которые реализуются механизмами: поворота 2 относительно оси IIII, выдвижения руки 3 вдоль оси IIIIII, поворота руки 4 относительно вертикальной оси II, подъема руки 5 вдоль оси II. Две ориентирующие степени подвижности ра­бочего органа-схвата 7 создают механизмы вращения кисти руки 6 от­носительно ее продольной оси IIIIII и поперечной оси IVIV. По­движные механизмы манипулятора защищены от попадания пыли, гря­зи и масла ограждением 8.

Установочные перемещения руки осуществляются с помощью электромеханических следящих приводов, а ориентирующие движения кисти руки и зажим-разжим схвата – пневмоцилиндрами.

Пневмоблок 9, которым комплектуется ПР, предназначен для под­готовки, регулирования подачи сжатого воздуха из заводской сети и блокирования работы манипулятора при падении давления ниже до­пустимого.

Блок тиристорных электроприводов 10 формирует управляющие на­пряжения в якорной цепи электродвигателей постоянного тока.

Устройство программного управления 11 позиционного типа имеет возможность записи программы в режиме обучения (по первому цик­лу) и формирует управляющие сигналы на блок 10, а также техноло­гические команды управления циклом работы манипулятора и обслу­живаемого оборудования.

Блоки тиристорного электропривода ЭПТ6-У20 обеспечивают уп­равление в следящем режиме электродвигателями постоянного тока типа СЛ-569 и СЛ-661, установленными в механизмах четырех програм­мируемых степеней подвижности манипулятора.

Механизмы электроприводов включают в себя зубчатые или червяч­ные редукторы, параметры которых, даны в кинематической схеме. Обратная связь исполнительных механизмов манипулятора по положе­нию, и скорости осуществляется потенциометрическими датчиками типа ППМЛ, приводящимися с помощью зубчатых редукторов и тахогенераторов типа СЛ-121, которые приводятся в движение специальными зубчатыми или ременными механизмами.

Также пневмоблок предназначен для циклового управления двумя ориентирующими дви­жениями кисти руки и захватным устройством. Приводы этих движений осуществляются от пневмоцилиндров. Для преобразования поступатель­ного перемещения поршня во вращательное движение кисти руки ис­пользуются винтовой копир (в приводе поворота кисти руки относи­тельно ее продольной оси) и передача рейка-шестерня (в приводе качания кисти относительно поперечной оси). Привод зажима и разжи­ма губок схвата осуществляется рычажным механизмом, присоединен­ным к штоку пневмоцилиндра. Соединение механизмов манипулятора между собой и устройством аналогового позиционного программного управления типа АПС-1 производится в соответствии с принципиальной электрической схемой.


3.3. Захватное устройство робота


Преимуществом исполнительных механизмов с переменным передаточным отношением является возможность достижения больших усилий зажима. Однако наибольшие усилия достигаются обычно лишь в узком диапазоне рабочих перемещений.

В связи с этим для обеспечения надежного удержания объектов ман­ипулирования при широком диапазоне их размеров необходимо использовать в ЗУ исполнительные механизмы с постоянным передаточным механизмом (например, зубчато-реечные, винтовые, некоторые рычажные и др.) или предусматривать переналадку исполнительных механизмов с переменным передаточным отношением (например, рычажного типа).

Н

Рис. 5. Захватное устройство робота

а рисунке 5 показан вариант конструкции однопозиционного схвата для деталей типа дисков и фланцев, имеющих широкий диапазон диаметров. Рассматриваемая конструкция обеспечивает центрирование детали независимо от диаметра. Высокая стабильность установки (0,05 – 0,07 мм) достигается за счет профилирования губок схвата.

Две пары рычагов 1, выполненных заодно с зажимными губками, свободно установлены на своих осях 2. На рычагах нарезаны зубчатые секторы, входящие попарно в зацепление с рейками 3, которые связа­ны между собой рычагами 4, образующими шарнирный параллело­грамм. Шарнирный параллелограмм обеспечивает независимую работу каждой пары зажимных рычагов 1, что необходимо для захватывания и центрирования деталей. Место соединения тяги 5 с гнездом, выполненным во втулке 6 привода зажима и разжима схва­та, а также байонетное соединение хвостовика 7 схвата с головкой шпинделя 8 кисти руки унифицированы. Предусмотрены два исполнения унифицированного захватного уст­ройства: сменное и быстросменное. В сменном захватном устройстве хвостовик 7 крепится к шпинделю 8 кисти руки при помощи байонетного замка 9, накидного рычага 10 с резьбой и гайки 11. В быстросменном захватном устройстве применяется только байонетное крепление 9, которое может быть использовано и при авто­матической смене схвата. При установке хвостовик 7 вводится в гнез­до с одновременным отжимом фиксатора 10, который при повороте схвата на 90° входит под действием пружины в отверстие во фланце.


4. Транспортно-накопительная система


Для накопления заготовок и позиционирования их пол захват роботом с учетом достаточно большой длительности цикла обработки заготовок выбираем тактовый стол. Тактовый стол является одной из разновидностей тележечных грузонесущих конвейеров. Широкое разнообразие их использования обусловило большое число их конструктивных разновидностей.


4.1. Описание тактового стола


Тактовый стол, используемый в данном РТК, представляет собой горизонтально замкнутый тележечный грузонесущий конвейер с настольным пульсирующим (тактовым) перемещением платформ, предназначенный для подачи заготовок и приема готовых деталей. Габаритные размеры тактового стола (длина  ширина  высота): 5860  2840